JPWO2017183296A1 - ステアリングホイール及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

センサが装着され、表面硬度を維持し、且つ、意匠性に優れたステアリングホイール及びその製造方法を提供する。本発明のステアリングホイール1は、ステアリングハブ部7、ホイール部2、及びステアリングハブ部7から延出し、ホイール部2に連なるスポーク部8L、8R、8Dを有する。ホイール部2は、ステアリングホイールを周回する芯金3と、芯金3を覆う発泡合成樹脂層4と、発泡合成樹脂層4を覆うセンサ10と、センサ10を直接覆い、ホイール部2の最表面を形成する皮革5と、を備える。センサ10は、ステアリング周回方向に延在する円弧形又は円環形であり、断面形状がU字形又はC字形となっている複数のセンサからなり、複数のセンサの外表面が段差なく連続している。

Description

本発明は、運転者によって把持されているか否かを検出するステアリングホイール及びその製造方法に関する。
自動車のステアリングホイールに静電容量センサを取り付け、運転者がステアリングホイールを把持しているか否か検出するステアリングホイールが知られている。
特許文献1には、ステアリングコアに装着される静電容量センサであって、絶縁性を有する可撓性基板と、可撓性基板の上に設けられ、ステアリングコアに装着された状態で、ステアリングのホイールが延びる方向を軸心としたステアリングコアの周方向に並設され、それぞれがホイールの延びる方向に延在するように形成された複数の静電容量検出電極とを有するものが記載されている。
特許文献1のステアリングホイールは、静電容量センサをステアリングコアに配置することにより生じるホイール表面の凹凸を軽減するため、静電容量センサを緩衝材で覆い、緩衝材を革(ステアリングスキン)で覆っている。しかし、革の下に緩衝材があることで、ステアリングホイールの表面硬度が低くなるという問題があった。緩衝材を使用しなければ表面硬度を高くすることができるが、静電容量センサによる凹凸が革に現れ、意匠面の外観を損なっていた。
特開2015−147531号公報 特開2013−90834号公報 特開平5−310130号公報 特開2011−219084号公報
本発明は、センサが装着され、表面硬度を維持し、且つ、意匠性に優れたステアリングホイール及びその製造方法を提供することを目的とする。
第1発明のステアリングホイールは、ステアリングハブ部、ホイール部、及び該ステアリングハブ部から延出し、該ホイール部に連なるスポーク部を有するステアリングホイールであって、前記ホイール部は、ステアリングホイールを周回する芯金と、前記芯金を覆う発泡合成樹脂層と、前記発泡合成樹脂層を覆うセンサと、前記センサを直接覆い、前記ホイール部の最表面を形成する皮革と、を備え、前記センサは、ステアリング周回方向に延在する円弧形又は円環形であり、断面形状がU字形又はC字形となっていることを特徴とするものである。
第1発明の一態様では、前記センサは、断面形状がU字形の第1センサ及び第2センサを含み、該第1センサは前記発泡合成樹脂層の乗員側を覆い、該第2センサは前記発泡合成樹脂層の反乗員側を覆う。
第1発明の一態様では、前記第1センサの外表面は、前記第2センサの外表面に段差なく連続している。
第1発明の一態様では、前記センサは、前記ステアリング周回方向に延在する円弧形の第3センサ及び第4センサを含み、該第3センサと該第4センサとは該ステアリング周回方向に隣接して設けられている。
第1発明の一態様では、前記第3センサの外表面は、前記第4センサの外表面に段差なく連続している。
第1発明の一態様では、前記ステアリング周回方向に延在する円弧形の複数のセンサが設けられており、前記複数のセンサは、前記ステアリング周回方向の端部の少なくとも一方が、前記ホイール部と前記スポーク部との連結箇所に位置し、該連結箇所において、各センサにハーネスが接続されている。
第1発明の一態様では、前記発泡合成樹脂層には、前記ホイール部と前記スポーク部との連結箇所から、前記ステアリング周回方向に延在する円弧形のセンサの端部まで溝が設けられており、該センサに接続されたハーネスが該溝内に配置されている。
第1発明の一態様では、前記センサは断面形状がC字形であり、前記ステアリング周回方向に沿った隙間が設けられており、該隙間は、前記皮革を縫合する縫合糸の直下に位置する。
第1発明の一態様では、前記センサは静電容量センサである。
第1発明の一態様では、前記センサは、樹脂フィルムからなる基板、該基板の第1面に設けられた検知回路、及び該基板の該第1面とは反対側の第2面に設けられたシールド回路を有する。
第2発明のステアリングホイールの製造方法は、ステアリングハブ部、ステアリングホイールを周回する芯金を含むホイール部、及び該ステアリングハブ部から延出し、該ホイール部に連なるスポーク部を有するステアリングホイールの製造方法であって、樹脂フィルムからなる基板、該基板の第1面に設けられた検知回路、該検知回路を覆う絶縁層、該基板の該第1面とは反対側の第2面に設けられたシールド回路、及び該シールド回路を覆う粘着材を有するシート状のセンサを、ステアリング周回方向に沿う円弧形又は円環形で、断面形状がU字形又はC字形で、該絶縁層が外側、該粘着材が内側となるように加工する工程と、前記芯金を覆うように発泡合成樹脂層を形成する工程と、加工後の前記センサを、内側の粘着材を用いて前記発泡合成樹脂層に装着する工程と、前記センサに皮革を直接巻き付けて前記皮革を縫合する工程と、を備えるものである。
第2発明の一態様では、前記シート状のセンサを用いて、断面形状がU字形の第1センサ及び第2センサを作製し、該第1センサを前記発泡合成樹脂層の乗員側に装着し、該第1センサの外表面が該第2センサの外表面に段差なく連続するように、該第2センサを該発泡合成樹脂層の反乗員側に装着する。
第2発明の一態様では、前記シート状のセンサを用いて、前記ステアリング周回方向に沿う円弧形の第3センサ及び第4センサを作製し、該第3センサ及び該第4センサをステアリング周回方向に隣接させ、かつ該第3センサの外表面が該第4センサの外表面に段差なく連続するように、該第3センサ及び該第4センサを前記発泡合成樹脂層に装着することを特徴とするステアリングホイールの製造方法。
本発明のステアリングホイールでは、発泡合成樹脂層を覆うセンサが、ステアリング周回方向に延在する円弧形又は円環形であり、断面形状がU字形又はC字形となっており、外表面が段差なく連続している。このセンサを皮革が直接覆っているため、表面硬度を維持し、且つ、意匠性に優れたものとすることができる。
図1は実施の形態に係るステアリングホイールの斜視図である。 図2は図1のステアリングホイールの一部の拡大図である。 図3は図1のIII-III線に沿う断面図である。 図4は実施の形態に係る静電容量センサの賦形加工前の斜視図である。 図5は静電容量センサの平面図である。 図6は図5のVI-VI線に沿う断面図である。 図7は実施の形態に係る静電容量センサの賦形加工後の斜視図である。 図8は実施の形態に係る静電容量センサのホイール部への取付方法を説明する図である。 図9は静電容量センサを取り付けたホイール部の平面図である。 図10は別の実施の形態に係る静電容量センサの平面図である。 図11は別の実施の形態に係る静電容量センサの斜視図である。 図12は別の実施の形態に係る静電容量センサの斜視図である。 図13は発泡ウレタン層に設けたハーネス用の溝を示す図である。
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。以下の説明において、ステアリングホイールの左右方向とは、それぞれ、該ステアリングホイールを車両直進時の操舵姿勢とした状態における車体の左右方向に合致する。また、ステアリングホイールの12時側及び6時側は、ステアリングホイールを正面から(即ち乗員側から)見たときの上側及び下側を示し、3時側は右側、9時側は左側を示す。
図1は実施の形態に係るステアリングホイール1の斜視図であり、図2はステアリングホイール1の一部の拡大図であり、図3は図1のIII-III線に沿う断面図である。ステアリングホイール1は、この実施の形態では所謂3本スポークタイプのものであり、その中央のステアリングハブ部7から左右及び下方の三方に向かってそれぞれスポーク部8L,8R,8Dが延出し、各スポーク部8L,8R,8Dの先端側がそれぞれステアリングホイール1の外周のホイール部2に連なっている。
なお、ステアリングホイール1に設けられるスポーク部の個数及び配置はこれに限定されない。ステアリングハブ部7の中央のボス部7aが車両のステアリングシャフト(図示略)の先端に係合する。
ホイール部2は、ステアリングホイール1を周回する芯金3と、芯金3を覆う発泡合成樹脂層(この実施の形態では発泡ウレタン層4)と、発泡ウレタン層4を覆うようにホイール部2の全周にわたって設けられたセンサ10と、センサ10を覆い、ホイール部2の最表面を形成する皮革5とを有する。センサ10は、静電容量センサであり、ハーネス22の一端が接続されている。ハーネス22はスポーク部8L、8Rを通って、他端が電子制御ユニット20に接続されている。
電子制御ユニット20は、センサ10で検知された静電容量を電圧に変換するC−V変換回路や、C−V変換回路からの電圧を示すアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器、A/D変換器から出力されるデジタル信号に基づいて運転者がステアリングホイール1を把持しているか否か判定するCPU、後述するシールド回路13(図6参照)に電圧を印加するシールド駆動回路等を有する。
皮革5は、センサ10及び発泡ウレタン層4を一巻きし、縫合糸6によって縫い合わせたものである。縫合糸6を目立たないようにし、かつホイール部2を運転者が握ったときに縫合部がなるべく手に接触しないようにするために、ホイール部2の内周側で皮革5が縫い合わせられている。皮革5は、ホイール部2をステアリング軸心回り方向D2(図2参照)に連続して1周している。皮革5としては、牛革などの天然皮革のほか、人工皮革を用いることができる。
図4、図5は、ホイール部2に装着する前のセンサ10を示す。図6は図5のIV-IV線に沿う断面図である。図6に示すように、センサ10は、基板11と、基板11の一方の面(表面)に設けられた検知回路12と、基板11の他方の面(裏面)に設けられたシールド回路13とを有する。検知回路12は、レジスト等の絶縁層14によって覆われている。また、シールド回路13は、絶縁性のアクリル系粘着材15によって覆われている。
基板11は、PET(ポリエチレンテレフタレート)やポリエステルのような賦形加工可能な樹脂フィルムを用いることができる。検知回路12及びシールド回路13には、銀、銅、カーボン等を用いることができる。図5に示すように、検知回路12は基板11上のほぼ全面を網羅するように設けることが好ましい。
基板11の厚みは0.03〜0.07mm程度である。また、センサ10の厚みは0.2〜0.3mm程度である。
芯金3を発泡ウレタン層4で覆ったものと同一形状の金型を準備し、この金型を用いて、図4,5に示すようなシート状のセンサ10を加熱し、賦形加工することで、図7に示すような、ホイール部2の周回方向D1(図1参照)に沿って延在する円弧形で、断面が略U字形となる。賦形加工されたセンサ10では、基板11の裏面側のシールド回路13及び粘着材15がU字形状の内側、基板11の表面側の検知回路12及び絶縁層14がU字形状の外側に位置する。賦形加工後、後述する発泡ウレタン層4への取り付けの際に不要となる部分は切断して除去する。図7に示すように、センサ10には、ハーネス22との接続用の張出部Hが設けられていてもよい。
図7に示すような、ホイール部2の周回方向に沿って延在する円弧形で、断面が略U字形となっているセンサ10を、ホイール部2の全面を覆う分だけ作製する。例えば、図8、図9に示すように、ホイール部2の乗員側を、ホイール部2の周回方向に1/4周分覆うセンサ10A、10B、10C、10Dと、ホイール部2の反乗員側を、ホイール部2の周回方向に1/4周分覆うセンサ10E、10F、10G、10Hと、を作製する。図8,9では説明の便宜上、スポーク部やハブ部の図示を省略している。
図8に示すように、断面略U字形のセンサ10A〜10Hの内側に発泡ウレタン層4を嵌合させ、粘着材15で接着することで、センサ10A〜10Hを装着することができる。
センサ10A〜10Hは、ホイール部2の周回方向の一端が、ホイール部2の3時側又は9時側に位置するように装着される。例えば、図9に示すように、センサ10Aは、ホイール部2の12時側から3時側までの乗員側に装着される。センサ10Bは、ホイール部2の3時側から6時側までの乗員側に装着される。センサ10Cは、ホイール部2の6時側から9時側までの乗員側に装着される。センサ10Dは、ホイール部2の9時側から12時側までの乗員側に装着される。
同様に、センサ10Eは、ホイール部2の12時側から3時側までの反乗員側に装着される。センサ10Fは、ホイール部2の3時側から6時側までの反乗員側に装着される。センサ10Gは、ホイール部2の6時側から9時側までの反乗員側に装着される。センサ10Hは、ホイール部2の9時側から12時側までの反乗員側に装着される。
発泡ウレタン層4に装着されたセンサ10A〜10HのU字形状の端縁部E1,E1(図7参照)は、発泡ウレタン層4を介して対向するセンサ10A〜10HのU字形状の端縁部E1,E1と、軸心回り方向D2において重なりなく接触することが好ましい。これにより、センサ10Aからセンサ10Eにかけて、外表面が段差なく連続する。同様に、センサ10Bからセンサ10Fにかけて、外表面が段差なく連続する。センサ10Cからセンサ10Gにかけて、外表面が段差なく連続する。センサ10Dからセンサ10Hにかけて、外表面が段差なく連続する。
発泡ウレタン層4に装着されたセンサ10A〜10Hのうち、ステアリング周回方向D1の端部E2(図7参照)は、ステアリング周回方向D1に隣接するセンサ10A〜10Hの端部E2に重なりなく接触することが好ましい。例えば、センサ10A、10B、10C、10Dは、外表面が段差なく連続する。同様に、センサ10E、10F、10G、10Hは、外表面が段差なく連続する。
ハーネス22は、センサ10と同数設けられ、この実施の形態では、センサ10A〜10Hに対応する8本のハーネス22が設けられる。ホイール部2の3時側及び9時側において、センサ10A〜10Hをそれぞれ対応するハーネス22の一端に接続する。ハーネス22の他端は、電子制御ユニット20に接続されている。その後、センサ10A〜10Hを皮革5で覆い、ステアリング内周側にて皮革5を縫合糸6で縫い合わせることで、ステアリングホイール1が作製される。
運転者がステアリングホイール1を把持すると、検知回路12で静電容量の変化が検知され、電子制御ユニット20は、運転者がステアリングホイール1を把持したと判断する。
本実施の形態では、ホイール部2(発泡ウレタン層4)の表面を、乗員側と反乗員側とに2分割、ステアリング周回方向に4分割の合計8つの領域に分割し、各分割領域に、四分円弧形で、断面が略U字形となるように賦形加工したセンサ10A〜10Hを装着する。センサ10A〜10Hを隙間無く配置することで、センサ10A〜10Hの外表面は段差なく連続し、センサ10A〜10Hを皮革5で覆った場合に、凹凸が現れず、意匠性に優れたものとなる。
また、発泡ウレタン層4にセンサ10A〜10Hを装着し、センサ10A〜10Hを皮革5で直接覆うため、ホイール部2の表面硬度を維持することができる。また、皮革5とセンサ10A〜10Hとの間に緩衝材を設ける必要がないため、重量や製造コストを削減することができると共に、製造工程を簡易化することができる。
上記実施の形態において、発泡ウレタン層4を介して互いに対向するセンサ10A〜10HのU字の端縁部E1同士が接触せず、端縁部E1間に極めて小さな隙間が空いていてもよい。特に、ステアリング内周側は、皮革5を縫い合わせる縫合糸6があり、皮革5を巻いた際に端縁部E1間の隙間による凹凸が現れ難いため、端縁部E1間に極めて小さな隙間が空いていてもよい。また、ステアリング周回方向D1に隣接するセンサ10A〜10Hの端部E2同士が接触せず、端部E2間に極めて小さな隙間が空いていてもよい。
上記実施の形態では、ホイール部2(発泡ウレタン層4)の表面を、乗員側と反乗員側とに2分割、ステアリング周回方向に4分割の合計8つの領域に分割する場合について説明したが、図10に示すように、乗員側と反乗員側とに2分割、ステアリング周回方向に2分割の合計4つの領域に分割し、各分割領域に、半円弧形で、断面が略U字形となるように賦形加工したセンサ10I、10J、10K、10Lを装着してもよい。
センサ10Iは、ホイール部2の乗員側の、9時側から12時側を経て3時側まで延在する。センサ10Jは、ホイール部2の乗員側の、3時側から6時側を経て9時側まで延在する。センサ10Kは、ホイール部2の反乗員側の、9時側から12時側を経て3時側まで延在する。センサ10Lは、ホイール部2の反乗員側の、3時側から6時側を経て9時側まで延在する。
図11に示すように、ホイール部2(発泡ウレタン層4)の表面を、乗員側と反乗員側とに2分割し、各分割領域に、円環形で、断面が略U字形となるように賦形加工したセンサ10M、10Nを装着してもよい。センサ10Mは、ホイール部2の乗員側に装着され、センサ10Nは、ホイール部2の反乗員側に装着される。
図12に示すように、ホイール部2(発泡ウレタン層4)の表面を、乗員側と反乗員側とには分割せず、ステアリング周回方向に4つの領域に分割し、各分割領域に、四分円弧形で、断面が略C字形となるように賦形加工したセンサ10O、10P、10Q、10Rを装着してもよい。C字形状の端縁部間は、ステアリング周回方向に沿った小さな隙間Gとなっており、この隙間Gからホイール部2をセンサ10O〜10Rの内側に挿入し、ホイール部2にセンサ10O〜10Rを嵌合させる。この隙間Gは、皮革5を縫合する縫合糸6の直下に位置することが好ましい。
ホイール部2(発泡ウレタン層4)の表面を、乗員側と反乗員側とには分割せず、ステアリング周回方向に2つの領域に分割し、各分割領域に、半円弧形で、断面が略C字形となるように賦形加工したセンサを装着してもよい。
また、円環形で、断面が略C字形となるように賦形加工したセンサをホイール部2(発泡ウレタン層4)の表面に装着してもよい。
スポーク部8L,8R,8Dに設けられるハーネス22との接続性を考慮し、ホイール部2の周回方向に沿って延在する円弧形のセンサは、周回方向の一端が、ホイール部2の3時側又は9時側に位置することが好ましい。図1に示すように、ステアリングホイール1が3本スポークタイプのものである場合、ステアリング周回方向におけるセンサの一端は、ホイール部2の6時側に位置していてもよい。
ステアリング周回方向における両端ともが、ホイール部2の3時側、6時側、又は9時側に位置しないセンサがある場合は、図13に示すように、ホイール部とスポーク部との接続箇所からセンサ端部まで延びるハーネス用の溝30を発泡ウレタン層4に形成し、この溝30内にハーネス22を配置し、センサまでハーネス22を延ばす。発泡ウレタン層4に形成するハーネス用の溝30を、縫合糸6の位置に合わせてステアリング内周側に設けることで、ホイール部2の内部にハーネス22を通した場合でも、ステアリングホイール1の外観や触感に影響が出ないようにすることができる。
上記実施の形態では、発泡ウレタン層4と皮革5との間に設けるセンサ10が静電容量センサである場合について説明したが、センサ10は圧力センサなどの他のセンサであってもよい。
皮革5が複数枚の皮革で構成されている場合、ステアリング周回方向D1に隣接するセンサの境界は、皮革を縫い合わせる縫合部に位置させることが好ましい。
センサ10は、ステアリング周回方向の全周にわたって設けられていてもよいし、スポーク部8L,8R,8Dとホイール部2との連結箇所及びその近傍にはセンサ10を設けなくてもよい。
上記実施の形態は、いずれも本発明の一例であり、本発明は図示の状態に限定されない。
本出願は、2016年4月18日付で出願された日本特許出願2016−083013に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (13)

  1. ステアリングハブ部、ホイール部、及び該ステアリングハブ部から延出し、該ホイール部に連なるスポーク部を有するステアリングホイールであって、
    前記ホイール部は、
    ステアリングホイールを周回する芯金と、
    前記芯金を覆う発泡合成樹脂層と、
    前記発泡合成樹脂層を覆うセンサと、
    前記センサを直接覆い、前記ホイール部の最表面を形成する皮革と、
    を備え、
    前記センサは、ステアリング周回方向に延在する円弧形又は円環形であり、断面形状がU字形又はC字形となっていることを特徴とするステアリングホイール。
  2. 請求項1において、前記センサは、断面形状がU字形の第1センサ及び第2センサを含み、
    該第1センサは前記発泡合成樹脂層の乗員側を覆い、
    該第2センサは該発泡合成樹脂層の反乗員側を覆うことを特徴とするステアリングホイール。
  3. 請求項2において、前記第1センサの外表面は、前記第2センサの外表面に段差なく連続していることを特徴とするステアリングホイール。
  4. 請求項1から3までのいずれか1項において、前記センサは、前記ステアリング周回方向に延在する円弧形の第3センサ及び第4センサを含み、
    該第3センサと該第4センサとは該ステアリング周回方向に隣接して設けられていることを特徴とするステアリングホイール。
  5. 請求項4において、前記第3センサの外表面は、前記第4センサの外表面に段差なく連続していることを特徴とするステアリングホイール。
  6. 請求項1から5までのいずれか1項において、前記ステアリング周回方向に延在する円弧形の複数のセンサが設けられており、
    前記複数のセンサは、前記ステアリング周回方向の端部の少なくとも一方が、前記ホイール部と前記スポーク部との連結箇所に位置し、該連結箇所において、各センサにハーネスが接続されていることを特徴とするステアリングホイール。
  7. 請求項1から5までのいずれか1項において、前記発泡合成樹脂層には、前記ホイール部と前記スポーク部との連結箇所から、前記ステアリング周回方向に延在する円弧形のセンサの端部まで溝が設けられており、
    該センサに接続されたハーネスが該溝内に配置されていることを特徴とするステアリングホイール。
  8. 請求項1から7までのいずれか1項において、前記センサは断面形状がC字形であり、前記ステアリング周回方向に沿った隙間が設けられており、該隙間は、前記皮革を縫合する縫合糸の直下に位置することを特徴とするステアリングホイール。
  9. 請求項1から8までのいずれか1項において、前記センサは静電容量センサであることを特徴とするステアリングホイール。
  10. 請求項1から9までのいずれか1項において、前記センサは、樹脂フィルムからなる基板、該基板の第1面に設けられた検知回路、及び該基板の該第1面とは反対側の第2面に設けられたシールド回路を有することを特徴とするステアリングホイール。
  11. ステアリングハブ部、ステアリングホイールを周回する芯金を含むホイール部、及び該ステアリングハブ部から延出し、該ホイール部に連なるスポーク部を有するステアリングホイールの製造方法であって、
    樹脂フィルムからなる基板、該基板の第1面に設けられた検知回路、該検知回路を覆う絶縁層、該基板の該第1面とは反対側の第2面に設けられたシールド回路、及び該シールド回路を覆う粘着材を有するシート状のセンサを、ステアリング周回方向に沿う円弧形又は円環形で、断面形状がU字形又はC字形で、該絶縁層が外側、該粘着材が内側となるように加工する工程と、
    前記芯金を覆うように発泡合成樹脂層を形成する工程と、
    加工後の前記センサを、内側の粘着材を用いて前記発泡合成樹脂層に装着する工程と、
    前記センサに皮革を直接巻き付けて前記皮革を縫合する工程と、
    を備えるステアリングホイールの製造方法。
  12. 請求項11において、前記シート状のセンサを用いて、断面形状がU字形の第1センサ及び第2センサを作製し、
    該第1センサを前記発泡合成樹脂層の乗員側に装着し、
    該第1センサの外表面が該第2センサの外表面に段差なく連続するように、該第2センサを該発泡合成樹脂層の反乗員側に装着することを特徴とするステアリングホイールの製造方法。
  13. 請求項11又は12において、前記シート状のセンサを用いて、前記ステアリング周回方向に沿う円弧形の第3センサ及び第4センサを作製し、
    該第3センサ及び該第4センサをステアリング周回方向に隣接させ、かつ該第3センサの外表面が該第4センサの外表面に段差なく連続するように、該第3センサ及び該第4センサを前記発泡合成樹脂層に装着することを特徴とするステアリングホイールの製造方法。
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